4. Стабилизаторы напряжения

Схема стабилизатора показана на рисунке. Сегодня мы рассмотрим последний элемент – стабилизатор напряжения. На рисунке №2 показана схема простого стабилизатора на транзисторе 2N3055, напряжение выходное так же как и в схеме №1 зависит от напряжения стабилитрона. Uст — напряжение стабилизации стабилитрона, Iст min — ток стабилизации стабилитрона.

Как рассчитать параметры такого стабилизатора. Если соединим Д814Г и Д810 то получим напряжение стабилизации 20 вольт (11+10). А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем — выпрямитель и трансформатор питания. Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке. Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как кремниевых, так и германиевых транзисторов.

Как настоящие индейцы, начнем, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор. Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор, а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору. Считаем сам стабилизатор. Собственно и все. Таким образом, из исходных данных — выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.

4. Стабилизаторы напряжения

Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор — 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно. Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых — на интегральной микросхеме и стабилизатор для самых трудолюбивых — компенсационный стабилизатор.

Электронные стабилизаторы постоянного напряжения делятся на два основных типа: непрерывного регулирования и импульсного. Стабилизаторы непрерывного типа имеют в своем составе элемент, регулирующий напряжение в непрерывном режиме (транзистор в активном режиме).

Параметрический стабилизатор используется в качестве источника эталонного напряжения и источника питания для небольших нагрузок. Задача. Рассчитать схему стабилизатора напряжения, определить мощность, рассеиваемую на транзисторе, коэффициент стабилизации, выходное сопротивление, коэффициент стабилизации устройства.

В первом случае применяют специальные феррорезонансные стабилизаторы. Их недостатками являются большие габариты и вес. Чаще прибегают к стабилизации выпрямленного напряжения, осуществляемой с помощью электронных стабилизаторов.

Параметр Uст — это падение напряжения, которое создается между выводами стабилизатора или стабистора в рабочем режиме. Для нормальной работы такого стабилизатора необходимо, чтобы ток IСТ, протекающий через стабилитрон, не был меньше, чем IСТ.МИН, и больше, чем IСТ.МАКС.

Простые стабилизаторы напряжения и их расчёт

Стабилизатор на кремниевом стабилитроне имеет еще одно свойство. Таким образом, простейший стабилизатор помимо стабилизации выходного напряжения осуществляет сглаживание пульсаций в выходном напряжении. Недостатком простейшего стабилизатора на кремниевом стабилитроне является потеря части напряжения на ограничительном резисторе R1, что приводит к снижению КПД стабилизатора. Кроме того, у этого стабилизатора сравнительно небольшой коэффициент стабилизации и значительное выходное сопротивление.

Последовательный стабилизатор напряжения на биполярном транзисторе

Рассмотрим работу транзисторного стабилизатора. При уменьшении входного напряжения, наоборот, напряжение UЭБ повысится, что повлечет за собой увеличение тока базы, уменьшение сопротивления перехода коллектор—эмиттер и напряжения на этом переходе. Такой стабилизатор называют компенсационным, а транзистор VT с изменяющимся сопротивлением коллекторного перехода — регулирующим.

Интегральные стабилизаторы напряжения Cложность построения рассмотренных стабилизаторов возрастает с увеличением требований к параметрам выходного напряжения. Задача конструирования высококачественных стабилизаторов напряжения значительно упрощается, если использовать интегральные стабилизаторы.

При повышении (понижении) входного напряжения внутреннее сопротивление стабилитрона уменьшается (увеличивается), что позволяет удерживать выходное напряжение на заданном уровне. На балластном резисторе падает разница между входным напряжением питания и напряжением стабилизации стабилитрона.

В этом случае можно применить последовательное соединение стабилитронов. К примеру, если мы соединим последовательно два стабилитрона Д814Г, то напряжение стабилизации составит 22 вольта (11+11). В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты.

Напряжение на нагрузке UH отличается от напряжения стабилизации кремниевого стабилитрона UCT на напряжение, падающее на переходе эмиттер—база UЭБ транзистора VT (рис. 5, а), т. е. UH=UCT-UЭБ. Искать его надо по двум параметрам — напряжению стабилизации и току стабилизации.